Угольная промышленность России в XXI веке

Угольная промышленность России в XXI веке Ю. Н. Малышев Чл.-корр. РАН, проф.

В.М.Зыков Д-р техн. наук, проф.

В докладе, опубликованном Мировым Энергетическим Советом (МИРЭС) «Энергетика для завтрашнего Мира — время действовать» даны основные направляющие на период до 2020 г. и макропоказатели до 2100 г. для «собственно энергетики» и ее топливных отраслей, включая, конечно, и угольную промышленность. В этом докладе представлена важнейшая энергетическая проблематика Мира, с которой человечество входит в ХХ1 век, в том числе экологическая приемлемость энергии, защита окружающей среды, роль и место в будущем важнейших энергоресурсов: нефти, природного газа, угля и др. Безусловно, этот доклад МИРЭС имеет важное значение для корректировки процесса дальнейшей интеграции российской энергетики в мировое энергетическое хозяйство, он дает ориентиры для развития российского топливно-энергетического комплекса, в том числе его угольной отрасли.

Вместе с тем ряд оценок и рекомендаций МИРЭС не имеют достаточных обоснований, с отдельными из них, применительно к условиям России, согласиться нельзя.

В первую очередь, это относится к оценке роли твердого топлива и нетрадиционных возобновляемых источников энергии в будущем. В докладе МИРЭС не предусматривается твердая позиция на усилении роли угля в топливно-энергетическом балансе ХХI века, а роль нетрадиционных возобновляемых источников представляется соответственно сильно завышенной и мало реалистичной для практической реализации. Так, в балансе конечного потребления энергии на уровне 2050 г. твердым видам топлива отведено всего 16−20% (и лишь в базовом варианте — 23%), а возобновляемым источникам — почти одна четверть и даже одна треть (в экологическом варианте).

Россия, в рамках быв. Советского Союза, еще в 70−80-е годы предпринимала значительные усилия по активному вовлечению в топливно-энергетический баланс различных нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Были сделаны значительные заделы и построены пилотные установки с использованием в энергетике геотермальных вод (Камчатка), солнечной энергии (Крым), были выполнены проекты по использованию глубинного тепла пород Земли, ветровой энергии, биомассы, изучались возможности использования энергии приливов — отливов океанов и морей.

Однако, при наличии в недрах России огромных запасов ископаемых топлив, «Программа развития возобновляемых источников энергии» осталась практически нереализованной, несмотря на активную поддержку Правительства и лично Председателя Госплана профессора Н. К. Байбакова. И в настоящее время доля возобновляемых источников в российском топливно-энергетическом балансе составляет менее 0,1%. Этот негативный опыт следует реалистически учитывать при разработке направляющих для энергетики ХХI века.

С другой стороны, доля угля в современном топливно-энергетическом балансе России снижена до критически опасного минимума — всего до 10−11%. Одновременно усиливаются известные трудности по добыче природного газа даже на уровне 530−550 млрд.куб.м в год и нефти — около 350 млн. т в год.

В этой сложной ситуации объективно неизбежен переход на новую стратегию развития топливно-энергетического комплекса России — с переходом от нефтегазового баланса (доля нефти и газа в общем балансе ТЭР ныне достигла уже 80%) к газо-угольной стратегии. Необходима гармонизация существенно деформированного на сегодня, однобокого топливно-энергетического баланса страны путем значительного, хотя и постепенного, повышения в нем доли угля (в дальней перспективе до 18−20%), при увеличении абсолютных объемов его добычи с 249 млн. т в 1999 г. до 450−550 млн. т уже к 2020;2030 гг.

Интенсификации развития угольной промышленности в ближней и дальней перспективе способствуют три очень важных обстоятельства:

• 1. наличие (в отличие от современной газодобывающей отрасли) огромных запасов высокорентабельных, с наиболее благоприятными условиями разработки крупных запасов высококачественных энергетических углей;
• 2. существенно более низкие, по сравнению с газовой промышленностью, потребные удельные инвестиции на создание новых производственных мощностей;
• 3. экономическая целесообразность увеличения поставок природного газа в химическую промышленность для производства высокоценной продукции, населению и на экспорт с соответствующим сокращением его использования в крупной энергетике (в настоящее время цена за 1000 куб. м экспортируемого газа составляет 70 долл. США, а на внутреннем российском рынке — всего 10 долл. США; к тому же соотношение цен на газ и уголь в стране деформировано — оно составляет в среднем 1:1,5, т. е. парадокс, но газ дешевле угля.

Проведенная в последние годы под руководством бывшего Министра геологии академика АГН Е. А. Козловского крупнейшая за все последние десятилетия работа по переоценке разведанных (балансовых) запасов угля применительно к рыночной экономике показала, что примерно 60% от всех находящихся на государственном балансе запасов (201 млрд. т) относится к так называемым «высокотехнологичным», позволяющим применять современные высокопроизводительные технологии и обеспечить конкурентоспособность угля по сравнению с природным газом. Это — большинство месторождений Кузбасса и, в первую очередь, крупнейшее Ерунаковское месторождение каменных углей для энергетики (в основном марки Г и Д), отдельные крупные каменноугольные месторождения Восточной Сибири, уникальные по величине запасов и высокому качеству буроугольные месторождения Канско-Ачинского бассейна, а также отдельные высокорентабельные месторождения в Европейской части страны, например Кадамовское месторождение антрацитов с мощностью пластов до 2 м в Восточном Донбассе. Только в месторождениях с «высокотехнологичными» запасами достаточно для обеспечения годовой добычи угля (в объеме не менее чем 500 млн. т) на несколько сотен лет (как известно, обеспеченность запасами природного газа и нефти в России исчисляется всего несколькими десятилетиями).

На наиболее рентабельных угольных месторождениях может быть обеспечено крупномасштабное производство угля с себестоимостью 1 т угля на уровне 5−7 долл. США, в основном открытом способом, а также подземным способом по высокопроизводительной технологии «шахта-лава» (всего с одним действующим очистным забоем на шахте).

Что касается существенно более низких, по сравнению с газовой промышленностью, потребных удельных инвестиций, достаточно привести данные по освоению Ерунаковского месторождения. Здесь для обеспечения добычи угля порядка 30 млн. т у.т. требуется, по крайней мере, в 5 раз меньше инвестиций, чем на освоение новых газовых месторождений с добычей эквивалентного (в т у.т.) объема природного газа. С учетом того, что на Ерунаковском месторождении уже освоено 17 млн. т мощностей, для оставшегося дополнительного ввода еще 20−23 млн. т на ближайшие 6−7 лет требуется всего 150−200 млн долл.США.

Для сравнения в обустраивающемся ныне Заполярном месторождении, где намечена добыча около 10 млрд.куб.м газа в год (11,5 млн. т у.т. — первая очередь) необходимые затраты оцениваются в 450−470 млрд долл. США.

С целью обеспечения равномерного и пропорционального использования в гармоничном топливном балансе страны разных видов топлива, в первую очередь взаимозаменяемых в энергетике угля и газа, необходимо обеспечить нормальное соотношение их цены — примерно 1:2, в крайнем случае, 1:1,5. Т. е. за счет государственного регулирования цены на природный газ следует обеспечить самое главное: газ, с учетом его экологичности и особой ценности, должен стоить дороже угля (в расчете на 1 т у.т.) на 50−100%. При этом целесообразно обеспечить и постепенное повышение внутренних цен на природный газ с приближением их в перспективе к мировым ценам. Только в этом случае может быть реально обеспечено энергосбережение. Цены на природный газ внутри страны, в зависимости от региона его использования, могут достичь в перспективе, как показывают расчеты уровня в 50−90 долл. США за 1000 куб.м. Поскольку цены на уголь и электроэнергию жестко связаны с ценами на газ, такой их достаточно высокий уровень должен привести к существенным объемам электросбережения и топливо сбережения.

Необходим также переход на экономически обоснованные, действительно определяемые рыночной средой, железнодорожные тарифы на угольные грузы. В настоящее время, в условиях отсутствия какой-либо конкуренции, тарифы этой естественной монополии настолько высоки, что транспортная составляющая в общей цене на уголь у потребителя превышает 30%, а на канско-ачинские угли достигает 50−60%. Одним из действенных способов создания конкурентной среды и снижения этих тарифов в перспективе может стать сооружение нескольких протяженных (2−3 тыс. км и более) угольных трубопроводов из Сибири на Урал и в Поволжье, а также, возможно, в один из портов Черного моря и в строящийся угольный терминал Усть-Луга на Балтике — для экспорта водо-угольного топлива (с соотношением твердого к жидкому 0,6:0,4) в топливодефицитные страны: Турцию, Грецию, Италию, Германию, Данию и др.

В России еще в конце 80-х годов был построен законсервированный ныне из-за отсутствия инвестиций опытно-промышленный углепровод Белово-Новосибирск (Западная Сибирь) годовой производительностью 3 млн. т и протяженностью 264 км для использования на ТЭЦ водоугольного топлива нового поколения. Созданное на основе угля, воды и химических присадок, это топливо выгодно отличается высокой экологичностью, стабильностью и пластичностью. Созданная еще 10 лет тому назад, данная технология — по существу, технология ХХ1 века — проходила апробацию путем сжигания водоугольного топлива без его предварительного обезвоживания (в отличие от США) котлах малой и средней мощности. Возможно использование этого уникального топлива и в котлоагрегатах большой единичной мощности, работающих в энергоблоках с турбинами по 300−500−800 МВт. Оно может также эффективно обеспечить замещение топочного мазута в действующих промышленных и отопительных котельных.

Это технология должна коренным образом улучшить отношение к углю в качестве котельно-печного топлива. Она позволяет снизить выбросы в атмосферу твердых частиц в 2,5−3 раза, оксидов азота в 1,5−2 раза и оксидов серы — в 2−2,5 раза (по сравнению с традиционным способом сжигания угля), а по сравнению с топливным мазутом экономия затрат достигает 8 долл. США на 1 т у.т., при одновременном снижении транспортных издержек, в сравнении с железнодорожным транспортом, в 1,5 раза. В целях реанимации опытно-промышленного углепровода Белово-Новосибирск и проведения в течение ближайших 2−3 лет необходимых дополнительных НИОКР требуются относительно небольшие инвестиции. Здесь важна помощь МИРЭС и других международных организаций. Она может быть активно востребована на мировых рынках, в первую очередь в таких ведущих угледобывающих странах, как Китай и Индия.

Технология на основе водоугольного топлива — яркий пример экологичного и высокоэффективного решения транспортно-энергетической проблемы угля ХХ1 века.

Поскольку энергостратегия «газовой паузы» близка к своему исчерпанию (по оценке ОАО «Газпром» она продлится еще не более 6−7 лет в силу объективного истощения наиболее рентабельных запасов газа в России), заметное повышение роли угля в топливно-энергетическом балансе с целью обеспечения приемлемой его экологичности, требует широкого внедрения «экологически чистых» угольных технологий по всей производственной цепи;

• · освоение месторождений с наиболее экологичными углями (с небольшим содержанием в них золы, серы и т. п.) и соответственно прекращение добычи чрезмерно высокозольных и высокосернистых углей;
• · добыча угля с помощью экологически приемлемых технологий типа созданного в России совместно с немецкой фирмой «Крупп Фердертехник» комплекса КСМ для добычи угля и производства вскрыши на разрезах, позволяющего полностью исключить взрывные работы и одновременно кратно повысить производительность труда и на 30% снизить себестоимость угля (его испытания в течение двух лет проводились на разрезе «Талдинский» Ерунаковского месторождения в Кузбассе);
• · применение технологий глубокого обогащения и термохимической переработки углей (отдельные из них позволяют снизить содержание серы в углях более чем на 30%, а содержание золы — на 65%; в частности, именно такие результаты практически достигнуты при глубоком обогащении высокосернистых и высокозольных антрацитов Садкинского месторождения Восточного Донбасса по технологии академика РАН В. А. Чантурия с доведением серы в товарном продукте почти до 0,9% (с 1,38%), а золы — до 12% (с 33,7%). В ближайшей перспективе энергетика страны сможет получать высококалорийное качественное угольное топливо с содержанием золы до 10% и серы от 0,3 до 0,9%. Из технологий термохимической переработки весьма перспективна применительно к «молодым» углям Кузбасса известная технология пиролиза, на базе которой разработан совместный российско-американский проект; обеспечивающая при сжигании продуктов переработки угля экологические нормы на уровне 2000 г. для заповедника США, где и работает такой завод;
• · экологичное транспортирование к крупным потребителям (например, углепроводным транспортом);
• · сжигание на ТЭС с помощью наиболее экологичных и энергетически эффективных технологий (водоугольное топливо, комбинированный цикл, циркулирующий кипящий слой под давлением и в нормальных атмосферных условиях и т. п.).

При таких решениях существенное расширение использования угля не будет сопровождаться ухудшением экологической обстановки.

Переход к газоугольному энергохозяйству в настоящее время объективно закономерен. Ведь смена энергогенераций — это объективная циклическая закономерность. Так, в течение восьми десятилетий в России по официальной статистике сменились следующие энергетические уклады: в 1913;1965 гг. был период угля (последний занимал в балансе от 48% до 66%), затем в 1965;1985 гг. — период нефти (соответственно 36−56%), после чего — эпоха газа (36−50%). ХХ1 век должен стать периодом угля и газа.

В 1999 г. была впервые переломлена негативная тенденция десятилетнего непрерывного снижения объемов добычи угля — они выросли в сравнении с 1998 г. на 17 млн. т, с тенденцией дальнейшего постепенного роста. угольный промышленность россия энергетический В перспективе, в сравнении с существующим положением, объемы добычи углей для энергетики должны быть практически удвоены за счет интенсивного развития главным образом Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов, а также месторождений Восточной Сибири и частично Дальнего Востока и отдельных наиболее рентабельных месторождений Европейской части страны (Кадамовское в Восточном Донбассе, Сейдинское в Печорском бассейне).

Интенсивное развитие российской угольной промышленности в первой и последующих декадах ХХ1 века имеет солидный базис — существенно обновленную угледобывающую отрасль в результате ее комплексной реструктуризации. К настоящему времени закрыто (или находится в стадии закрытия) около 170 убыточных шахт и спроектировано и частично заложено 20 шахт и разрезов нового технико-экономического уровня суммарной мощностью около 40 млн. т в год. К сожалению, программу по их строительству и вводу в эксплуатацию выполнить не удалось из-за отсутствия необходимых инвестиций. По этой причине к настоящему времени многие пусковые объекты остановлены.

Требуется изыскание необходимых инвестиций по нескольким направлениям:

• · привлечение иностранных инвесторов, в первую очередь из Германии, используя Соглашение о разделе продукции (известная фирма «Браунколе» уже участвует в сооружении отдельных шахт-новостроек);
• · взаимовыгодное целевое использование инвестиций «Газпрома» для создания дополнительных угледобывающих мощностей с целью частичного замещения природного газа углем в крупной энергетике, прежде всего Сибири и Урала;
• · решения подобных вопросов с РАО «ЕЭС России» (потребуется капитальная реконструкция газоугольных станций);
• · переключение «угольного транша» Мирового банка с закрытия шахт на развитие мощностей и увеличение целевых средств на это направление, для чего необходимы соответствующие решения Государственной Думы;
• · консолидация собственных источников финансирования.

Угольная отрасль становится, наконец, более привлекательной для вложения в нее относительно крупных инвестиций. Ведь в угольной промышленности, пожалуй, только в единственной отрасли народного хозяйства, производительность труда за 1993;1999 гг. (период реструктуризации угольной промышленности), превысила докризисный (1988 г.) уровень, достигнув 110 т/чел. в месяц, что вдвое превышает уровень 1993 г. Начала снижаться и себестоимость угля.

Эти результирующие показатели улучшены на основе не только планомерного закрытия шахт с самыми низкими (убыточными) технико-экономическими показателями работы, но и в результате резкого повышения концентрации горных работ на стабильно работающих и перспективных шахтах: средняя суточная нагрузка на очистной забой по отрасли в целом ныне достигла почти 1100 т, а при работе механизированных комплексов составила около 1400 т. Эти показатели концентрации, в 2−2,5 раза превышающие дореструктуризационные уровни, имеют тенденцию к долговременному дальнейшему повышению. К тому же и наиболее эффективный открытый способ угледобычи расширен примерно до 65%, также с тенденцией дальнейшего роста в перспективе.

Развитие на основе конкурентоспособного и высококачественного твердого топлива «экологически чистой» угольной энергетики ХХ1 века должно рассматриваться одновременно по двум независимым направлениям%.

основное — на ТЭС, как новых, так и действующих — при последовательной реконструкции последних;

вспомогательное — путем создания экологичных локальных энергоустановок небольшой мощности — от 5 до 250 МВт непосредственно при угольных шахтах и разрезах (практически без транспортировки угля).

Для успешной реализации первого направления в перспективе должно быть обеспечено максимально возможное увеличение обогащения энергетических углей, создание и широкое внедрение технологий термической переработки (с получением высококалорийных и экологичных твердых, жидких и газообразных топлив из угля), а также технологий приготовления и прямого (без обезвоживания) сжигания водоугольного топлива — нового вида экологичного энергоносителя на основе угля. Параллельно, вместо неэкологичных и неэффективных паросиловых технологий сжигания угля на ТЭС, должны постепенно развиваться более экологичные и эффективные энергопроизводства (парогазовые установки с газификацией угля, с комбинированным циклом, с циркулирующим кипящим слоем и др.), позволяющие существенно повысить энергетический КПД и соответственно снизить как расход угля на 1 кВт ч, так и экологически вредные выбросы в атмосферу, в первую очередь оксиды азота и серы.

По второму направлению, в дополнение к «большой» энергетике уже начато создание независимых локальных энергосистем на основе «экологически чистого» использования местных углей и горючих углеотходов. В основном это — энергоустановки двух типов:

• · с газификацией местных твердых топлив на конверсионных установках небольшой (5−10 МВт) мощности Центра Келдыша (бывшей головной организации в области создания ракетных двигателей и энергоустановок космического назначения) и
• · ТЭЦ небольшой и средней мощности, работающие по технологии «циркулирующий кипящий слой» на отходах от обогащения углей с возможной добавкой мелких классов угля.

Проект одной такой ТЭЦ мощностью 50 МВт разработан ОАО «Независимые электростанции» применительно к отходам обогащения антрацитов на шахте-новостройке «Обуховская» № 1 (Восточный Донбасс) с 20 процентной добавкой антрацитовых шламов. Другой проект с подобной технологией мощностью 120 МВт разработан «Ростовтеп-электропроектом» также для работы на углеотходах в этом районе на промплощадке шахты «Соколвская».

Преимуществом сооружения подобных ТЭС являются более низкие, в сравнении с действующими тарифами, затраты на выработку 1 кВт ч электроэнергии и тепла и небольшие общие капиталовложения, при снижении экологической нагрузки в результате утилизации углеотходов, а также снижении вредных выбросов в атмосферу и сбросов в водоемы. Кроме того, создается действенная конкурентная среда, поскольку вырабатываемая энергия таких ТЭЦ, принадлежащих коллективу шахты (или даже находящихся в частной собственности), может продаваться близлежащим потребителям или непосредственно РАО «ЕЭС России» по рыночным ценам.

Существенное расширение объемов использования угля в российской энергетике ХХ1 века во многом будет определяться практическим созданием комплекса соответствующих объективно благоприятных условий:

• 1. Привлечение дополнительных инвестиций:
  • o инвестиционная субсидия
  • o льготный инвестиционный кредит
  • o премии за сооружение объекта в установленные сроки и др.
• 2. Снижение тарифов на перевозки угольных грузов.
• 3. Регулирование соотношения цен на энергоносители (с выходом на
• 4. мировой уровень).
• 5. Опережающее развитие обогащения и переработки углей — повышение
• 6. Качества и получение продукции с новыми потребительскими свойствами.
• 7. Промышленное освоение «экологически чистых» угольных технологий по всей производственной цепи «добыча — использование угля».
• 8. Энергетическое «экологически чистое» использование горючих отходов угольного производства.

Размещено на Аllbest.ru.